一種基于熒光光譜技術(shù)的溶解性有機(jī)物dom水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種基于熒光光譜技術(shù)的溶解性有機(jī)物D0M水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，屬于水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，由此而產(chǎn)生的工業(yè)廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，大量的污染物被排入水環(huán)境中，對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，威脅人類的健康和安全，化工廢水屬于高濃度有機(jī)物廢水，排放量大、毒性大、有機(jī)物濃度高、含鹽量高、色度高、難降解化合物含量高、治理難度大，而且工業(yè)產(chǎn)生的超高濃度有機(jī)廢水中，酸、堿類眾多，往往具有強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性，一是需氧性危害，由于生物降解作用，高濃度有機(jī)廢水會(huì)使受納水體缺氧甚至厭氧，多數(shù)水生物將死亡，從而產(chǎn)生惡臭，惡化水質(zhì)和環(huán)境；二是感觀性污染，高濃度有機(jī)廢水不但使水體失去使用價(jià)值，更嚴(yán)重影響水體附近人民的正常生活；三是致毒性危害，超高濃度有機(jī)廢水中含有大量有毒有機(jī)物，會(huì)在水體、土壤等自然環(huán)境中不斷累積、儲(chǔ)存，最后進(jìn)入人體，危害人體健康。處理這類廢水的方法主要集中在物化處理，包括高級(jí)氧化法、萃取法和樹(shù)脂吸附法，這些方法存在能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高、選擇性差、處理效率低、二次污染等問(wèn)題。如若對(duì)每一個(gè)有機(jī)污染物進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得各種有機(jī)物的濃度，操作效率低，消耗時(shí)間長(zhǎng)，難以起到對(duì)有機(jī)污染物的預(yù)警作用。三維熒光光譜是熒光光譜儀的一種采集方式，體現(xiàn)的是發(fā)射波長(zhǎng)隨著激發(fā)波長(zhǎng)變化的熒光強(qiáng)度信息，獲得的信息量比常規(guī)熒光光譜更多。平行因子分析法是利用膠體最小二乘法實(shí)現(xiàn)的一種多維數(shù)據(jù)分解法，能夠從多組分混合溶液中得到各個(gè)組分準(zhǔn)確的定量結(jié)果，在三維熒光光譜分析中得到廣泛的應(yīng)用，因此研究出基于三維熒光光譜的一種高操作效率、耗時(shí)周期短的預(yù)警方法，在相關(guān)領(lǐng)域具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前溶解性有機(jī)物D0M水質(zhì)的快速預(yù)警方法操作效率低，處理耗時(shí)周期長(zhǎng)的弊端，提供了一種基于三維熒光光譜的地表水有機(jī)污染的快速預(yù)警方法，本發(fā)明通過(guò)水質(zhì)檢測(cè)儀檢測(cè)等轉(zhuǎn)化成圖像顯示，再用三維熒光光譜掃描后得三維熒光圖譜，兩者數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比形成標(biāo)準(zhǔn)圖譜；再經(jīng)水質(zhì)檢測(cè)儀檢測(cè)等轉(zhuǎn)化成圖像顯示，再用三維熒光光譜掃描后得三維熒光圖譜，兩者數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比復(fù)合成溶解性有機(jī)物D0M水質(zhì)水樣圖譜，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算分析有機(jī)污染物總體濃度數(shù)據(jù)傳入警報(bào)系統(tǒng)，若警報(bào)響起，則溶解性有機(jī)物D0M水質(zhì)超標(biāo)，反之，則溶解性有機(jī)物D0M水質(zhì)未超標(biāo)。本發(fā)明操作效率高，耗時(shí)周期短。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005](1)首先建立光譜特征數(shù)據(jù)庫(kù)，類腐植酸熒光I (Ex為340?450nm，Em為430?510nm)，II (Ex 為 300 ?360nm，Em 為 360 ?460nm)，III (Ex 為 230 ?280nm，Em 為 370 ?450nm)，類蛋白焚光(Ex為260?290nm，Em為300?350nm)，峰A-類腐植酸(Ex/Em =237 ?260/400 ?510nm)，峰 B-類腐植酸(Ex/Em = 300 ?380/400 ?510nm)，峰 C-類蛋白熒光(Ex/Em = 340 ?350/370nm)，峰 D-類蛋白熒光(Ex/Em = 230 ?285/357 ?360nm)，峰E-色氨酸類為(Ex/Em = 225 ?240/340 ?385nm)，峰 F-酪氨酸(Ex/Em = 220 ?240/305 ?325nm)；
[0006](2)待數(shù)據(jù)庫(kù)建立完成后，設(shè)定熒光檢測(cè)分析系統(tǒng)，設(shè)置激發(fā)波長(zhǎng)為200?500nm，發(fā)射波長(zhǎng)為300?600nm，響應(yīng)時(shí)間設(shè)置為自動(dòng)方式，狹縫寬度為8?llnm，掃描步長(zhǎng)為2nm、4nm 及 5nm，掃描速度為 2000 ?2200nm/min ；
[0007](3)待上述步驟完成后，使用自動(dòng)取樣裝置進(jìn)行自動(dòng)取樣，然后將所得的水樣通過(guò)預(yù)處理系統(tǒng)，對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾，pH調(diào)節(jié)及溫度調(diào)控，待調(diào)節(jié)完成后，水樣進(jìn)入熒光檢測(cè)分析系統(tǒng)，進(jìn)行分析檢測(cè)；
[0008](4)上述檢測(cè)分析結(jié)束后所得的結(jié)果，與建立光譜特征數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，如果有相匹配的值，經(jīng)過(guò)水質(zhì)數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)系數(shù)為0.7?0.8，通過(guò)水質(zhì)數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)，將所得的數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)分析器中，得到溶解性有機(jī)物D0M的總體濃度，然后數(shù)據(jù)分析器將所得的總體濃度數(shù)據(jù)傳入警報(bào)系統(tǒng)，根據(jù)等級(jí)在警報(bào)顯示器上，顯示不同等級(jí)警報(bào)，同時(shí)進(jìn)行警報(bào)，待水質(zhì)回復(fù)正常后，警報(bào)解除。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
[0010](1)本發(fā)明的快速預(yù)警方法快速、靈敏，操作效率高，耗時(shí)周期短，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地表水的在線及時(shí)監(jiān)測(cè)，提高預(yù)警效率；
[0011 ] (2)利用三維熒光光譜對(duì)地表水進(jìn)行掃描，針對(duì)性強(qiáng)，準(zhǔn)確性高；
[0012](3)本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比效率提高了 30?40%，預(yù)警時(shí)間減少了 50?60%。
【具體實(shí)施方式】
[0013]首先建立光譜特征數(shù)據(jù)庫(kù)，類腐植酸熒光I (Ex為340?450nm，Em為430?510nm)，II (Ex 為 300 ?360nm，Em 為 360 ?460nm)，III (Ex 為 230 ?280nm，Em 為 370 ?450nm)，類蛋白焚光(Ex為260?290nm，Em為300?350nm)，峰A-類腐植酸(Ex/Em =237 ?260/400 ?510nm)，峰 B-類腐植酸(Ex/Em = 300 ?380/400 ?510nm)，峰 C-類蛋白熒光(Ex/Em = 340 ?350/370nm)，峰 D-類蛋白熒光(Ex/Em = 230 ?285/357 ?360nm)，峰E-色氨酸類為(Ex/Em = 225 ?240/340 ?385nm)，峰 F-酪氨酸(Ex/Em = 220 ?240/305 ?325nm);待數(shù)據(jù)庫(kù)建立完成后，設(shè)定熒光檢測(cè)分析系統(tǒng)，設(shè)置激發(fā)波長(zhǎng)為200?500nm，發(fā)射波長(zhǎng)為300?600nm，響應(yīng)時(shí)間設(shè)置為自動(dòng)方式，狹縫寬度為8?llnm，掃描步長(zhǎng)為2nm、4nm及5nm，掃描速度為2000?2200nm/min ;待上述步驟完成后，使用自動(dòng)取樣裝置進(jìn)行自動(dòng)取樣，然后將所得的水樣通過(guò)預(yù)處理系統(tǒng)，對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾，pH調(diào)節(jié)及溫度調(diào)控，待調(diào)節(jié)完成后，水樣進(jìn)入熒光檢測(cè)分析系統(tǒng)，進(jìn)行分析檢測(cè)；上述檢測(cè)分析結(jié)束后所得的結(jié)果，與建立光譜特征數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，如果有相匹配的值，經(jīng)過(guò)水質(zhì)數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)系數(shù)為0.7?0.8，通過(guò)水質(zhì)數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)，將所得的數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)分析器中，得到溶解性有機(jī)物D0M的總體濃度，然后數(shù)據(jù)分析器將所得的總體濃度數(shù)據(jù)傳入警報(bào)系統(tǒng)，根據(jù)等級(jí)在警報(bào)顯示器上，顯示不同等級(jí)警報(bào)，同時(shí)進(jìn)行警報(bào)，待水質(zhì)回復(fù)正常后，警報(bào)解除。
[0014]實(shí)例1
[0015]首先建立光譜特征數(shù)據(jù)庫(kù)，類腐植酸熒光I (Ex為340?450nm，Em為430?510nm)，II (Ex 為 300 ?360nm，Em 為 360 ?460nm)，III (Ex 為 230 ?280nm，Em 為 370 ?450nm)，類蛋白焚光(Ex為260?290nm，Em為300?350nm)，峰A_類腐植酸(Ex/Em =237 ?260/400 ?510nm)，峰 B-類腐植酸(Ex/Em = 300 ?380/400 ?510nm)，峰 C-類蛋白熒光(Ex/Em = 340 ?350/370nm)，峰 D-類蛋白熒光(Ex/Em = 230 ?285/357 ?360nm)，峰E-色氨酸類為(Ex/Em = 225 ?240/340 ?385n